Устройство регулирования ударных воздействий Советский патент 1993 года по МПК G05D19/02 

VI 00

VJ

ND CD .&.

СА

который задает тактовую частоту, определяющую длительность основного импульса. Программатором 26 устанавливается скважность следования формируемых импульсов. Аналогично работает схема формирования компенсирующего сигнала, форма которого хранится в блоке памяти.11. Блок управления 27 по окончании формирования основного сигнала по сигналу от блока управления 24 пропускает тактовые импульсы для формирования сигнала компенсации через блок памяти 11 и ЦАП 12. С помощью программатора 14 осуществляется главная регулировка уровня сигнала компенсации.

В сумматоре 5 аналоговые сигналы основного и компенсирующего процессов суммируются, а потом усиливаются в блоках 6 и 7 и подаются в подвижную катушку вибратора 8. Оператор с помощью программатора 34 задает положение маркера, который формируется в блоке 35 и с его выхода поступает в блок 36 измерения амплитуды. После суммирования аналоговой формы ударного импульса и маркера в сумматоре 32 оператору представляется возможность визуального контроля исследуемого сигнала на экране индикатора 33. 6 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для формирования однократного или периодически повторяющихся ударных импульсов, а также регистрации и измерения основных параметров формы импульсных ускорений, имеющих место, например, при испытаниях образцов новой техники на воздействие механических возмущений высокой интенсивности. Цель изобретения - повышение точности воспроизведения ударного импульса и расширение функциональных возможностей за счет измерения основных параметров исследуемого импульса. В блоке 1 записан импульс требуемой стандартной формы. Оператор с помощью программатора 16 устанавливает код для программируемого счетчика-делителя 17, ел С

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для формирования однократного или периодически повторяющихся ударных импульсов, а также регистрации и измерения основных параметров формы импульсных ускорений, имеющих место, например; при испытаниях образцов новой техники на воздействие механических возмущений высокой интенсивности.

На практике почти на все приборы воздействуют удары, возникающие при управлении и транспортировке. Поэтому существует проблема моделирования действительных ударных воздействий в лабораторных условиях. При испытании на удар пытаются достичь идентичности контрольного удара на оборудовании с реальными процессами, полученными на практике.

Стечением времени были разработаны разные устройства для испытания на удар. На фиг. 1 показаны формы импульсов и допуска на точность их воспроизведения, рекомендуемыеМеждународнойэлектротехнической комиссией (МЭК).

Наиболее близким по существу решенй- ем является устройство для регулирования колебаний (см. а.с. № 1283720, СССР, МКИ G 05 D 19/01), Предназначенное для раздельного регулирования скважности и длительности импульсов.

Недостатками этого устройства регулирований колебаний а.с. являются:

во-первых, невозможность формирования сигнала последействия для компенсации искажений, обусловленных переходным колебательным процессом подвижной системы стенда;

во-вторых, нельзя оценить форму, отработанного ударного импульса и измерить его основные параметры (длительность импульса и мгновенное значение амплитуды по положению маркера);

в-третьих, нельзя проводить контроль за текущим числом пррходящихударныхимпульсов;

в-четвертых, невозможность оперативного измерения в цифрах длительности формируемого импульса.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. повышение .точности воспроизведения ударного импульса формирования компенсирующего импульса и расширение функциональных возможностей за счет измерения основных

параметров исследуемого импульса.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве регулирования ударных воздействий применены: блок формирования основного импульса, который содержит

блок памяти формирования основного сигнала, первый цифро-аналоговый преобразователь, первый цифровой регулируемый усилитель, первый программатор, последовательно соединенные усилитель, усилительмощности, вибратор, вибропреоб разователь, согласующий усилитель, блок задания частоты следования импульсов, состоящий из второго программатора и генератора частоты следования

импульсов, блок задания длительности ударных импульсов, состоящий из третьего программатора и программируемого счетчика-делителя, в устройство введены последовательно соединенные блок памяти

формы компенсирующего сигнала, второй цифро-аналоговый преобразователь, второй цифровой регулируемый усилитель, управляемый четвертым программатором и первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом блока формирования основного импульса, а выход с входом

усилителя, кроме того, введены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь аналоговый вход которого соединен с выходом согласующего усилителя, оперативный блок памяти, третий, второй сумматор, индикатор, пятый и шестой программаторы, перестраиваемый генератор тактовых импульсов, второй программируемый счетчик-делитель, блок управления считыванием формы основного сигнала, блок управления считыванием формы компенсирующего сигнала, блок управления записью/считыванием, блок измерения длительности формируемого импульса, блок измерения длительности сигнала компенсации, блок измерения длительности импульса, блок измерения амплитуды, блок формирования маркера, счетчик импульсов, блок индикации количества импульсов и триггер, причем цифровой выход оперативного блока памяти соединен с входом поло- жения маркера блока формирования маркера, цифровым входом блока измерения амплитуды, входом текущего значения амплитуды блока измерения длительности импульса, выход шестого программатора соединен с входом текущего значения амплитуды блока формирования маркера, выход которого соединен с входом второго сумматора и входом управления блока измерения амплитуды, выход которого соединен с входом максимального значения амплитуды, блока измерения длительности импульса, перестраиваемый генератор тактовых импульсов выходом тактовых импульсов основного сигнала соединен с тактовым входом первого программируемого счетчика-делителя, цифровой выход которого соединен с входом блока измерения длительности формируемого импульса, а тактовый выход соединен с входами тактовых импульсов блока управления считыванием формы основного сигнала и блока управления записью/считыванием, а выход тактовых импульсов компенсирующего сигнала перестраиваемого генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом второго программируемого счетчика-делителя, цифровой вход которого соединен с выходом пятого программатора, цифровой выход второго программируемого счетчика- делителя соединен с входом блока измерен ния длительности сигнала компенсации, а тактовый выход с входом тактовых импульсов компенсирующего сигнала блока управлениясчитыванием формы компенсирующего сигнала и входом тактовых импульсов компенсирующего сигнала блока управления записью/считыванием, выход управления записью/чтением которого соединен с входом управления записью/чтением оперативного блока памяти, а тактирующий выход .с тактирующим входами оперативного блока памяти и ана- 5 лого-цифрового преобразователя, при этом вход готовности блока управления записью/считыванием соединен с выходом триггера, Р-вход которого соединен с кнопкой запись, а - вход - с выходом генерато0 ра частоты следования импульсов, с входом запуска блока управления считыванием формы основного сигнала и с тактирующим входом счетчика импульсов, вход запуска которого соединен с кнопкой пуск, выход

5 счетчика импульсов соединен с входом блока индикации количества импульсов, выход блока управления считыванием формы основного сигнала соединен с входом блока памяти формы основного сигнала и с входом.

0 запуска блока управления считыванием формы компенсирующего сигнала, выход которого подключен к входу блока памяти формы компенсирующего сигнала.

На фиг. 1 изображена форма сигнала,

5 записанная в блоке памяти формирования основного сигнала, и указаны границы допустимого разброса формы воспроизводимого ударного ускорения; на фиг. 2 - структурная электрическая схема устройст0 ва; на фиг, 3 - диаграммы работы устройства; на фиг. 4 - схема реализации блока управления считыванием формы основного сигнала; на фиг. 5 - схема реализации опе- ративного блока памяти; на фиг. 6 - диаг5 раммы работы оперативного блока памяти. Устройство регулирования ударных воздействий содержит (фиг, 2) блок памяти 1 формирования основного сигнала (БПФОС). первый цифроаналоговый преобразователь

0 (ЦАП) 2,первый программатор 3, первый цифровой регулируемый усилитель 4, первый сумматор 5, усилитель б, усилитель мощности (УМ) 7, вибратор 8, вибропреобразователь 9, согласующий усилитель (СУ)

5 10, блок памяти 11 формирования компенсирующего сигнала (БПФКС), второй цифро- аналоговый преобразователь (ЦАП2)12, второй цифровой регулируемый усилитель 13, четвертый программатор 14, перестраи0 ваемый генератор 15 тактовых импульсов (ПГТИ), третий программатор 16, программируемый счетчик-делитель 17, блок измерения 18 длительности формируемого импульса (БИДФИ), первый программатор

.5 19, второй программируемый счетчик-делитель 20, блок измерения 21 длительности сигнала компенсации (БИДСК), счетчик импульсов 22, блок индикации 23 количества импульсов, блок управления 24 считывани- ем формы основного сигнала (БУСФОС), генератор 25 частоты следования импульсов, второй программатор 26, блок управления 27 считыванием формы компенсирующего сигнала (БУСФКО), блок управления 28 записью/считыванием, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 29, оперативный блок памяти (ОБП) 30, третий цифроанало- говый преобразователь (ЦАПз) 31, второй сумматор 32, индикатор 33, шестой про,- грамматор 34, блок 35 формирования мар- кера,блок 36 измерения амплитуды, блок 37 измерения длительности импульса.

Блок 24 (БУСФОС) содержит (фиг. 4) RS- триггер 38, элемент И 39, счетчик 40, RS- триггер 41.

Блок 28 содержит (фиг. 5)-элементы И 42г и 422, 43i и 432, счетчики 44i и 442, RS-триггеры 45i и 452, элементы И 46i и 462, элемент ИЛИ 47 и счетчик 48.

Техническая реализация блоков 1 и 11 выполнена с помощью микросхем К556РТ5, цифровой регулируемый усилитель выполнен на базе микросхем К572ПА1 и К544УД2, программатор собран на микросхемах К155ЙЕ5, программируемый счетчик-делитель собран на микросхеме К155ИЕ14, блоки управления БУСФОС и БУСФКС - на основе микросхем К155ИЁ5, с триггером К155ТМ2 и логическими элементами И (фиг. 4). Блок формирования маркера основан на цифровом способе сравнения кода, заданного программатором, с кодом реверсивного счетчика, собранного на элементах К155ИЕ7. Блок измерения амплитуды осуществляет регистрацию мгновенного значения амплитуды в запоминающем регистре, собранном на микросхемах К155ИР1..Блок измерения длительности импульса и вычисляет длительность импульса на уровне 0,1 Ап, где An - максимальное значение амплитуды. Исполнение остальных элементов ус- тройства общеизвестно из средств реализации устройств цифро-аналоговой техники и не требует пояснений.

Работа устройства происходит следующим образом (фиг. 2 и 3).

Рассмотрим работу формирующей части устройства. В блоке 1 записан импульс требуемой стандартной формы. Оператор с помощью программатора 16 устанавливает код для программируемого счетчика-делителя 17. который задает тактовую частоту, определяющую длительность основного импульса, причем блок измерения длительности формируемого импульса 18 отображает на цифровом табло величину длительности формируемого основного импульса. Программатором ,2 6 устанавливают скважность следования формируемых импульсов. По сигналу от генератора 25 частоты следования импульсов (фиг. 3,а) блок управления 24 (фиг. 3,6) пропускает тактовую частоту fi с выхода программируемого счетчика-делителя 17 на вход блока 1, с выхода которого

цифровой код, проходя через цифроанало- говый преобразователь 2, преобразуется в аналоговую форму и плавно регулируется по амплитуде в цифровом регулируемом усилителе 4 (фиг. 3,г) с помощью программатора

0 3. Аналогично работает схема формирования компенсирующего сигнала, форма которого хранится в.блоке 11. Так как переходный процесс после отработки одиночного ударного импульса имеет частоту,

5 отличную от заданной, то на втором выходе перестраиваемого генератора 15 вырабатываются импульсы частотой f2. Оператор программатором 19 через программируемый счетчик-делитель 20 устанавливает частоту

0 дискретизации, соответствующую требуемой длительности сигнала компенсации с отображением информации в блоке измерения длительности сигнала компенсации 21. Блок управления 27 (фиг. 3,в) по окончании

5 формирования основного импульса по сигналу от блока управления 24 пропускает тактовые импульсы для формирования сигнала компенсации через блок 11 и цифроаналого- вый преобразователь 12. Далее цифровой ре0 гул и руемый усилитель 13(фиг. 3,д) с помощью программатора 14 осуществляет плавную регулировку уровня сигнала компенсации, чтобы обеспечить допуски, установленные Международной электротехнической комис5 сией. В сумматоре 5 (фиг. 3,е) аналоговые сигналы основного и компенсирующего процессов суммируются, а потом усиливаются в блоках 6 и 7 и подаются в подвижную катушку вибратора 8. Сигнал, отвечающий требова0 ниям Международной электротехнической комиссии, с выхода вибропреобразователя 9, установленного на испытуемом объекте (не показан), через согласующий усилитель 10 (фиг. 3,ж) поступает в регистрирующую

5 часть устройства, на вход аналого-цифрово- гс преобразователя 29, который преобразует аналоговую форму сигнала в цифровой код. Оператор с помощью кнопки ЗАП, устанавливает триггер 38 в нулевое состо0 яние, тем самым подготавливает блок управления записью/считыванием к записи исследуемого ударного импульса, а сигнал от генератора 25 переводит триггер 38 и единичное состояние и блок управления

5 записью/считыванием по первому выходу вырабатывает сигнал записи в операционный блок памяти 30. После записи процесса в определенное количество точек в блок 30 блок управления записью/считыванием ав- то матически переходит в режим чтения и

цифровой код с выхода блока 30 поступает на вход цифро-аналогового преобразователя 31, где преобразуется в аналоговую форму.

Кроме того, выход блока 30 подключен к блокам формирования маркера 35, измерения амплитуды 36, измерения длительности 37. Оператор с помощью программатора 34 задает положение маркера, который формируется в блоке 35, и с выхода последнего - в блок измерения амплитуды 36 и на второй вход сумматора 32. Согласно положения маркера от блока 35 в блоке 36 происходит измерение текущего значения амплитуды ударного импульса. Определив максимальное значение амплитуды ударного процесса Ап в блоке 36, блок 37 определяет длительность импульса на уровне 0.1 An.

После суммирования аналоговой формы ударного импульса и маркера в сумматоре 32 оператору представляется возможным визуального контроля исследуемого сигнала на экране индикатора 33.

Кроме того, чтобы вести контроль за количеством поступающих на вибратор импульсов в устройство введены счетчик импульсов 22, который запускается по сигналу Пуск, а блок 23 осуществляет отображение количества импульсов в цифровом виде.

Работа схемы блока управления 24 (фиг.

«)

На вход 2 поступает импульс от генератора частоты следования импульсов 25, который устанавливает триггер 38 в единичное состояние, тем самым через элемент И 39 разрешается прохождение импульсов по входу 1 блока управления 24 Ът программируемого счетчика-делителя 17. Счетчик 40, просчитав n-ое количество импульсов, сбрасывает триггер 41 и нулевое состояние, запирая элемент И 39. Необходимое количество импульсов с выхода элемента И 39 поступает на вход блока памяти 1.

Аналогично работает схема блока управления 27.

Работа у блока управления записью/считыванием 28 {фиг. 5 и 6). Схема блока управления работает в две ступени аналогично блоку управления 24. По сигналу от триггера 38, блок управления записью/считыванием 28 устанавливается в исходное состояние. Схема управления основным импульсом устанавливается в 1, а схема управления компенсации - в О, На вход 1 блока управления записью/считыванием 28 поступает тактовые импульсы с выхода 2 программируемого счетчика-делителя 17, которые проходят через первый элемент И 42, а схема управления основного импульса просчитав n-ое количество импульсов (см. диаграмму 1 фиг, 6) пропускает 5 через элемент И 46 пачку тактовых импульсов, которая поступает через элемент ИЛИ 47 па тактовый вход аналого-цифрово- го преобразователя 29. Для второй ступени исходными импульсами являются сигналы с

0 программируемого счетчика-делителя 20, начало работы второй ступени происходит по сигналу с инверсного выхода триггера 45i схемы управления основного импульса. Схемауправления компенсации, просчитав

5 т-ое количество импульсов (см. диаграмму II, фиг. 6) через элемент И 46 пропускает вторую пачку импульсов, которая поступает через элемент ИЛИ 47 на тактовый вход аналого-цифрового преобразователя 29.

0 Кроме того, выходной сигнал с элемента ИЛИ 47 поступает на счетный вход счетчика 48, выходной сигнал которого является сигналом ЗАП/ЧТ(запись/чтение)для управления блоком 30 (см. диаграмму III, фиг. 6).

5 Форму л а изобретения

Устройство регулирования ударных воздействий, содержащее блок формирования основного импульса, который имеет последовательно соединенные блок памяти формы

0 основного сигнала, первый цифроаналоговый преобразователь, первый цифровой регулируемый усилитель, а также первый программатор, выход которого подключен к входу управления первого цифрового регулируемо5 го усилителя, последовательно соединенные усилитель, усилитель мощности, вибратор, вибропреобразователь, согласующий усилитель, блок задания частоты, содержащий по- следовательно соединенные второй

0 программатор и генератор частоты следования импульсов, блок задания длительности ударных импульсов, содержащий последовательно соединенные третий программатор и первый программируемый счетчик-делитель,

5 отличающееся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения ударного импульса и расширения функциональных возможностей за счет измерения основных параметров исследуемого им0 пульса, в него введены последовательно со- единенные блок памяти формы компенсирующего сигнала, второй цифроаналоговый преобразователь, второй цифровой регулируемый усилитель, вход

5 управления которого подключен к четвертому программатору, и первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом блока формирования основного импульса, а выход - с входом усилителя, кроме того, введены последовательно соединенные

аналого-цифровой преобразователь, аналоговый вход которого соединен с выходом согласующего усилителя, оперативный блок памяти, третий цифроэналоговый преобразователь, второй сумматор, индикатор, пятый и шестой программаторы, перестраиваемый генератор тактовых импульсов, второй программируемый счетчик- делитель, блок управления считыванием формы основного сигнала, блок управления считыванием формы компенсирующего сигнала, блок управления записью-считыванием, блок измерения длительности формируемого импульса, блок измерения длительности сигнала компенсации, блок измерения длительности импульса, блок измерения амплитуды, блок формирований маркера, счетчик импульсов, блок индикации количества импульсов и триггер, причем цифровой выход оперативного блока памяти соединён с входом положения маркёра блока формирования маркера, цифровым входом блока измерения амплитуды, входом текущего значения амплитуды блока измерения длительности импульса, выход шестого программатора соединен с входом текущего значения амплитуды блока формирования маркера, выход которого соединен с входом второго сумматора и входом управления блока измерения амплитуды, выход которого соединен с входом максимального значения амплитуды, блока измерения длительности импульса, перестраиваемый генератор тактовых импульсов, выходом тактовых импульсов основного сигнала соединенный с тактовым входом первого программируемого счетчика-делителя, цифровой выход которого соединен с входом блока измерения длительности формируемого импульса, а тактовый выход - с тактовыми входами тактовых импульсов основного сигнала блока управления считыванием формы основного сигнала и блока управления записью считыванием, а выход тактовых импульсов компенсирующего сигнала перестраиваемого генератора тактовых

импульсов соединен с тактовым входом второго программируемого счетчика-делителя, цифровой вход которого соединен с выходом пятого программатора, цифровой выход второго программируемого счетчика-делителя

.соединен с входом блока измерения длительности сигнала компенсации, а тактовый выход - с входом тактовых импульсов компенсирующего сигнала блока управления считыванием формы компенсирующего сигнала и входом тактовых импульсов компенсирующего сигнала блока управления записью-считыванием, выход управления записью-чтением которого соединен с входом управления записью-чтением оперативного

блока управления, а тактирующий выход - с тактирующим входами оперативного блока памяти аналого-цифрового преобразователя, при этом вход готовности блока управления записью-Считыванием соединен с

выходом триггера, R-вход которого соединен с кнопкой запись, а S-вход - с выходом генератора частоты следования импульсов, с входом запуска блока управлением считыванием формы основного сигнала и с

тактирующим входом счетчика импульсов, вход запуска которого соединен с кнопкой Пуск, выход счетчика импульсов соединен с входом блока индикации количества импульсов, выход блока упрвлением считыванием формы основного сигнала соединен с входом блока памяти формы основного сигнала и с входом запуска блока управления считыванием формы компенсирующего сигнала, выход которого

подключен к входу блока памяти формы компенсирующего сигнала.

Фин. /

От ген. частоты след. инп. 25

38

Jгс

Отпрогр.сидел. П

«f

К

«

ШФОС I

39

W

ft

С

Г

Фиг1

ffmlrvj

44, - 4S, 4ff,-

47

г

48

ХОБЛ Jff

Фиг. 5

I

Фие.6

1787284

Ж

s